一种高硅变形铝合金材料及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高强度、高抗耐磨性能的高硅变形铝合金材料及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 在铝合金中加入较高含量的硅，形成高硅合金，该种材料具有密度小，热膨胀系数 小，耐磨性好，延伸性能强，重量轻等优点，在国内外逐渐受到航空、航天、汽车、压缩机等行 业的青睐和重视。但是合金中由于Si含量较高，不进行变质处理时，铸锭中易形成较严重 的初生硅聚集现象，会降低合金的强度和伸长率。因此，必须对合金进行变质处理，对比文 件CN1120598A，公开日1996年4月16日，公开了一种高硅铝合金的变质处理方法，加入复 合Na盐变质剂进行处理，可使铸锭的伸长率从未变质的平均2. 6%提高到3. 0%-4. 5%，优 点是对砂型铸造具有较好的变质作用，对含有Sb且冷却速度较大的立式半连续冷铸造，其 效果不佳，主要是Sb形成了粗的金属间化合物、影响变质效果。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种高硅变形铝合金材料其及生产方法，以改善高硅铝合金 的组织形态，有效地提高了铝合金的力学性能。
[0004] 本发明的技术方案是：一种高硅变形铝合金材料，其特征是合金的元素组成为 (重量百分比）：Si 8. 0 - 11. 0%，Cu 4. 0 - 6. 5%，Mg 2. 0 - 3. 6%，Mn 0? 5 - 2. 5%，Zn 7. 5 -9. 5%，Cr 彡 0? 50%，Ti〈0. 05%，Ni〈0. 05%;其它杂质单个彡 0? 05%，合计彡 0? 15%， 余量为Al。
[0005] 优选地，合金的元素组成为（重量百分比）：Si 10.6%，Cu 4.28%，Mg 2.25%，Mn 0? 75%，Zn 7. 56%，Cr 彡 0? 50%，Ti〈0. 05%，Ni〈0. 05%，余量为 Al。
[0006] 合金的生产方法：原料配好后进行熔炼，当熔炼温度达到700-750°C时，以A1-Sr 中间合金方式按原料总量的〇. 02% -0. 05%加入金属Sr变质剂，再在710-720°C条件下铸 造，铸造时铺底，不回火，然后将所铸铸锭整根进行均匀化退火。退火后锻压，锻压后的材料 进行淬火，淬火温度为515±5°C，保温时间为l_2h后水冷，然后取样、切成品和人工时效， 时效温度为165±5°C，保温时间为l_2h后空冷。
[0007] 为了使高硅铝合金的硅元素能充分与其他合金均匀的融合，经过多次实验， 确定使用Sr作为变质剂，当熔炼温度达到700-750 °C时，进行最后一次吹渣，按总量的 0.02%-0.05%加入金属Sr变质剂，熔化后的金属Sr与Al结合生成新的Al3Sr分子。Al 3Sr 初晶尺寸小，弥散分布，大大增加了合金的结晶核心，阻止了合金中初晶硅与共晶硅的过度 长大，并使其得以弥散分布，从而实现细化铸造颗粒，减少共晶硅的产生。
[0008] 通过多次实验证明Sr元素细化高硅铝合金铸造组织的作用比其它添加剂的效果 都要好，且可以细化加工组织，阻止加工及热处理过程中晶粒的再长大，是一种理想的变质 剂，特别对含有Sb且冷却速度较大的立式半连续水冷铸造，效果更佳，但同是还应注意在 铸造时，因底部应力较大，必须进行铺底处理，因结晶时放热较多，铸造水压要适当，否则易 产生漏铝现象，同时要控制冷隔深度，防止产生横裂。铸造前用n2-ci2气体进行精炼以降低 铝熔体含气量。
[0009] 经过我们多年的试制，该材料终于试制成功，并且从性能及元素成份配比上都超 过了国内外同类材料的要求，填补了国内外该种材料的空白。
【附图说明】
[0010] 图1是未经过变质处理的高硅合金铸锭显微组织照片图。
[0011] 图2是对比文件经过变质处理的高硅铝合金铸锭显微组织照片图。
[0012] 图3是本发明经过变质处理的高硅铝合金铸锭显微组织照片图。
[0013] 图4是本发明经过变质处理的高硅铝合金管材显微组织照片图。
【具体实施方式】
[0014] 实施例以Sz - 15 - 023为例：
[0015] 炉批号Sz-15 -023,合金的元素组成为（重量百分比）：Sil0.6，Cu4.28，Mg2.25， MnO. 75, Zn7. 56, Cr 彡 0? 50, Ti〈0. 05, Ni〈0. 05 余量为 A1。
[0016] 生产方法及主要工艺参数为：当熔炼温度达到700~750°C时，以A1 - Sr中间合 金方式按原料总量的〇. 02%~0. 05%加入Sr变质剂，然后在710~720°C条件下经过除 气，过滤杂质、精炼，然后铸锭，铸造时铺底，不回火，然后将所铸铸锭整根进行均匀化退火。 将铸锭加热至510°C，保温1. 5小时后对铸锭毛坯进行锻造。热处理工艺为：固溶处理，固 溶温度为515±5°C /I - 2h水冷；时效处理，时效温度为165±5°C /I - 2h空冷。
[0017] 图1是未经过变质处理的高硅铝合金铸锭显微组织照片图，图2是对比文件经过 变质处理的高硅铝合金铸锭显微组织照片图；图3是本发明经过变质处理的高硅铝合金铸 锭显微组织照片图；图4是本发明经过变质处理的高硅铝合金管材显微组织照片图，将四 张图进行对比，可以看出本发明的铸锭颗粒细化程度好，共晶硅少，且弥散分布。
[0018] 表1是按本发明的方法实际生产出的一种高强度、高抗耐磨性能的高硅变形铝合 金材料Sz - 15 - 023与对比文件CN1120598A高硅铝合金材料4Y3J的力学性能对比
[0019] 表1力学性能
【主权项】
1. 一种高硅变形铝合金材料，其特征是合金元素的重量百分比组成为：Si 8. O-11.0%, Cu 4. 0-6. 5%,Mg 2. 0-3. 6%,Mn 0.5-2. 5%, Zn 7. 5-9. 5%, Cr ^ 0. 50%, Ti〈0. 05%，Ni〈0. 05%，其它杂质单个彡0? 05%，合计彡0? 15%，余量为A1。
2. 如权利要求1所述的高硅变形铝合金材料，其特征是合金元素的重量百分比组成 为：Si 10. 6%，Cu 4. 28%，Mg 2. 25%，Mn 0? 75%，Zn 7. 56%，Cr 彡 0? 50%，Ti〈0. 05%， Ni〈0. 05%，余量为 A1。
3. 如权利要求1所述的高硅变形铝合金材料，其特征是合金的生产方法是：当熔炼温 度达到700-750°C时，以Al-Sr中间合金方式按原料总量的0. 02% -0. 05%加入金属Sr 变质剂，再在710-720°C条件下经过除气，过滤杂质、精炼，然后铸锭，铸造时铺底，不回火， 然后将所铸铸锭整根进行均匀化退火，退火后锻压，锻压后的材料进行淬火，淬火温度为 515 ± 5°C，保温时间为l_2h后水冷，然后取样、切成品和人工时效，时效温度为165 ± 5°C， 保温时间为I -2h后空冷。
【专利摘要】本发明提供一种高硅变形铝合金材料及其生产方法。合金的重量百分比组成控制在Si 8.0‐11.0％，Cu 4.0‐6.5％，Mg 2.0‐3.6％，Mn0.5‐2.5％，Zn 7.5‐9.5％，Cr≤0.50％，Ti＜0.05％，Ni＜0.05％；其它杂质单个≤0.05％，合计≤0.15％，余量为Al。生产方法及主要工艺参数为：当熔炼温度达到700～750℃时，以Al—Sr中间合金方式按原料总量的0.02％～0.05％加入Sr变质剂，然后在710～720℃条件下经过除气，过滤杂质、精炼，然后铸锭。有效地改善了高硅铝合金的组织形态，提高了铝合金的力学性能。
【IPC分类】C22C21-10, C22C21-02, C22F1-053, C22F1-043, C22C1-03
【公开号】CN104745897
【申请号】CN201510133810
【发明人】薛元良
【申请人】薛元良
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月25日